KR20050018471A

KR20050018471A - 유화장치

Info

Publication number: KR20050018471A
Application number: KR1020030056341A
Authority: KR
Inventors: 최광남
Original assignee: 최광남
Priority date: 2003-08-14
Filing date: 2003-08-14
Publication date: 2005-02-23
Also published as: WO2005016499A1; AU2003268787A1; KR100494445B1

Abstract

본 발명은 서로간에 물성이 상이하여 혼합이 잘 이루어지지 않는 원료를 에멀션(emulsion)으로 만드는 유화 장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 한쪽에 유입구가 형성되고 다른 한쪽에 배출구가 형성되며 내부에 유화챔버가 형성되는 하우징과, 이 하우징의 유화챔버에 설치되는 유화유닛으로 구성되기 때문에 유입구를 통해 유화챔버로 유화원료를 공급하면 유화유닛에 의해 에멀션화가 이루어진 후 배출구를 통해 배출되므로 연속하여 유화원료를 에멀션으로 만들 수 있어 효율적으로 작업을 할 수 있다.

또한 본 발명의 유화유닛은 유화원료를 이송하는 교반스크루와, 이 교반스크루에 설치되어 유화챔버를 제1, 2챔버로 가르는 구동원판과, 이 구동원판과 반대로 회전하는 피동원판과, 이 피동원판 및 구동원판에 형성되어 전단작용 및 압축·팽창작용으로 유화원료를 분산하는 각형돌기로 구성되는 바, 먼저 제1챔버에서 교반스크루로 유화원료를 섞은 후 각형돌기로 미세하도록 분산하고 마지막으로 제2챔버에서 다시 교반스크루로 섞는 3단계의 순서로 유화원료가 처리되므로 유화원료의 초미립자화를 이룰 수 있어 보다 안정적인 에멀션을 제공할 수 있다.

Description

유화장치{Emulsifier}

본 발명은 화장품·제약·식품·도료 등을 조성하는, 서로간에 물성이 상이하여 혼합이 잘 이루어지지 않는 원료(대표적인 예로 오일과 물이 있다)를 에멀션(emulsion)으로 만드는 유화장치에 관한 것이다.

종래기술에 따른 유화장치는 유화원료가 담기는 커다란 처리탱크와, 이 처리탱크 위쪽에 승강작동 가능하도록 설치되어 작업자의 조작으로 하강작동 시 처리탱크 내부로 진입하는 임펠러로 구성된다.

따라서 처리탱크 내부에 정량의 유화원료를 담고 임펠러를 하강하도록 작동시킨 후 이를 고속으로 회전시키면 유화원료는 임펠러의 분산작용으로 섞이며 에멀션화(emulsification)된다.

그러나 이와 같은 종래기술은 첫째, 작업효율이 떨어지는 문제점이 있다.

즉 유화원료의 에멀션화가 완료되면 에멀션을 처리탱크에서 저장탱크로 옮겨 처리탱크를 비운 후 여기에 다시 처리할 유화원료를 담고 이를 에멀션화해야 하므로 연속하여 유화연료의 유화작업을 진행할 수 없었던 것이다.

둘째, 종래기술은 안정적인 에멀션을 얻을 수 없는 문제점이 있다.

다시 말해 종래기술은 단순히 임펠러에 의해 휘저음으로써 유화원료를 한데 섞어 이에 따른 적당한 분산작용으로 유화원료를 혼합하는 수준에 불과하므로 그 순간에는 유화원료의 에멀션화를 이룰 수 있지만 그 상태가 불안정하여 방치해 두면 다시 원상으로 갈라지는 경우가 종종 발생했던 것이다.

따라서 유화작업 중 에멀션화제(계면활성제)를 가하는 것이 보통이었다.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 입구를 통해 유화원료를 공급하면 에멀션화가 이루어진 후 출구를 통해 배출되므로 이에 유화원료를 연속적으로 공급하여 에멀션으로 만들 수 있어 작업효율이 우수함은 물론 공급된 유화원료를 1차로 섞은 후 2차로 전단작용 및 압축·팽창작용으로 미세하도록 분산하고 3차로 다시 섞어 완전히 혼합하는 순서로 처리하여 유화원료의 초미립자화를 이루므로 안정적인 에멀션을 만들 수 있는 고성능의 유화장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.

위에서와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 한쪽에 유입구가 형성되고 다른 한쪽에 배출구가 형성되며 내부에 유화챔버가 형성되는 하우징과, 상기 유화챔버로 유입되는 유화원료를 상기 배출구 측으로 이송하는 교반스크루와, 상기 교반스크루를 회전시키는 구동모터와, 상기 유화챔버를 유입구 측의 제1챔버와 배출구 측의 제2챔버로 갈라 상기 제1챔버로부터 유입되는 유화원료를 분산시켜 상기 제2챔버로 분출하는 원료분산수단을 포함하고, 상기 원료분산수단은 상기 교반스크루에 함께 회전하도록 설치되어 상기 유화챔버를 가르고 전면에 상기 교반스크루를 중심으로 하는 가상의 동심원을 이루는 다수의 각형돌기가 형성되는 구동원판과, 상기 구동원판과 평행하고 상기 구동원판과의 사이로 유화원료를 유입하기 위한 유입구멍이 중앙에 형성되며 상기 가상의 동심원 사이로 끼워지는 가상의 동심원을 이루는 다수의 각형돌기가 형성되는 피동원판과, 상기 구동원판과 피동원판의 각형돌기로 유화원료를 절단할 수 있도록 상기 구동원판의 동력을 상기 피동원판에 상기 구동원판과 반대로 회전하도록 전달하는 동력전달수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 유화장치의 구성이 도 1 내지 도 3에 도시되어 있다.

도 1 내지 도 3에서와 같이 본 발명에 따른 유화장치는 유화원료의 에멀션화가 이루어지는 공간인 유화챔버(101)(102)가 내부에 형성되는 하우징(100)과, 이 하우징(100)의 유화챔버(101)(102)로 공급되는 유화원료를 에멀션화하는 유화유닛(200)(300)으로 대별 구성된다.

여기에서 상기 하우징(100)은 공급되는 유화원료를 유화챔버(101)(102)로 유입시키기 위한 유입구(103)가 한쪽에 형성되고, 유화유닛(200)(300)에 의해 만들어진 에멀션을 유화챔버(101)(102)에서 배출시키기 위한 배출구(104)가 다른 한쪽에 형성된다.

이 때 상기 유입구(103)에는 2종류 이상의 유화원료를 동시에 공급할 수 있도록 끝이 분기된 공급관(51)이 설치되고, 상기 배출구(104)에는 에멀션을 저장탱크(도시되지 않음)로 보내기 위한 수송관(52)이 설치된다.

상기 유화유닛(200)(300)은 유입구(103)를 통해 유화챔버(101)(102)로 유입되는 유화원료를 고르게 섞으며 배출구(104) 측으로 강제 이송시키는 원료교반수단(200)과, 유화챔버(101)(102)를 유입구(103) 측의 제1챔버(101)와 배출구(104) 측의 제2챔버(102)로 갈라 원료교반수단(200)에 의해 제1챔버(101)로부터 유입되는 유화원료를 전단작용 및 압축·팽창작용에 따른 복합작용으로 미세하도록 분산시켜 제2챔버(102)로 분출하는 원료분산수단(300)으로 구성된다.

먼저 상기 원료교반수단(200)은 스크루축(211) 및 스크루축(211) 둘레에 형성되는 나사형상의 스크루날개(212)로 이루어지는 교반스크루(210)와, 이 교반스크루(210)에 동력을 가하여 회전시키는 구동모터(220)로 구성된다.

여기에서 상기 구동 모터(220)는 하우징(100)의 외부에 배치되어 교반스크루(210)의 스크루축(211)과 동력을 전달할 수 있도록 연결된다.

다음 상기 원료분산수단(300)은 교반스크루(210)의 스크루축(211)에 함께 회전하도록 설치되어 유화챔버(101)(102)를 양쪽으로 가르는 구동원판(310)과, 이 구동원판(310)과 평행하도록 제1챔버(101)에서 하우징(100)에 회전 가능하도록 설치되고 중앙에 구동원판(310)과의 사이로 유화원료를 유입하기 위한 유입구멍(321)이 형성되는 피동원판(320)과, 이 피동원판(320)을 구동원판(310)과 반대방향으로 회전시킬 수 있도록 구동원판(310)의 동력을 전달하는 동력전달수단(330)과, 이 동력전달수단(330)에 의해 서로 반대방향으로 작용하는 한 쌍의 힘(회전력)으로 구동원판(310)과 피동원판(320) 사이의 유화원료를 절단할 수 있도록 구동원판(310)과 피동원판(320)에 형성되는 원료전단수단(340)으로 구성된다.

여기에서 상기 구동원판(310)은 제2챔버(102)를 향하는 배면에 원료분산수단(300)에서 제2챔버(102)로 분출되는 유화원료를 중심 측으로 신속히 모을 수 있도록 외측에서 중심으로 가며 말려 만곡한 안내턱부(311)가 형성된다.

그리고 상기 동력전달수단(330)은 구동원판(310)의 둘레면에 둘레방향을 따라 형성되는 구동베벨기어(331)와, 이 구동베벨기어(331)와 맞물릴 수 있도록 하우징(100)에 설치되는 아이들베벨기어(332)와, 이 아이들베벨기어(332)와 맞물릴 수 있도록 피동원판(320)의 둘레면에 둘레방향을 따라 형성되는 피동베벨기어(333)로 구성된다.

또한 상기 원료전단수단(340)은 구동원판(310)의 전면(피동원판과 마주하는 면)에 스크루축(211)을 중심으로 하는 가상의 동심원(C1)을 이룰 수 있도록 일정 간격을 두고 형성되는 다수의 각형돌기(341)와, 이 각형돌기(341)가 이룬 가상의 동심원(C1) 사이로 끼워지는 가상의 동심원(C2)을 이룰 수 있도록 피동원판(320)에 일정 간격을 두고 형성되는 다수의 각형돌기(342)로 구성된다.

이 때 상기 각 각형돌기(341)(342)는 이들이 이룬 가상의 동심원(C1)(C2) 사이 틈새를 미세하면서도 일정하게끔 형성할 수 있도록 정면에서 보았을 시 호형상으로 형성된다.

이러한 상기 각 각형돌기(341)(342)는 한쪽 끝은 구동원판(310) 및 피동원판(320)이 회전하는 방향과 마주하고 다른 한쪽 끝은 외측을 향하도록 천공되며 한쪽에서 다른 한쪽으로 갈수록 점차 직경이 작아지는 원료압축구멍(343)이 형성된다.

따라서 상기 구동원판(310)과 피동원판(320) 사이를 경유한 후 제2챔버(102)로 분출되는 유화원료는 이 과정에서 원료압축구멍(343)을 통과하며 압축되고 원료 압축구멍(343)을 통과한 후 자연히 팽창되는 과정을 반복하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 작동과정을 도 4를 참조하여 살펴보면 아래와 같다.

구동모터(220)에 의해 교반스크루(210)를 고속으로 회전시킴으로써 이 교반스크루(210)의 스크루축(211)에 설치된 구동원판(310)을 동일방향·동일속도로 회전시켜 이 구동원판(310)의 구동베벨기어(331)와 맞물린 아이들베벨기어(332)를 함께 회전시키고, 이 아이들베벨기어(332)와 맞물리는 피동베벨기어(333)가 형성된 피동원판(320)을 함께 회전시킨다.

이 때 피동원판(320)은 아이들베벨기어(332)에 의해 구동원판(310)과 반대방향으로 회전하게 된다.

공급관(51)을 통해 유화원료를 연속적으로 공급함으로써 유입구(103)를 통해 유화원료를 제1챔버(101)로 유입시킨다.

이 때 유화원료는 교반스크루(210)의 작용으로 골고루 섞임과 동시에 회전하는 스크루날개(212)의 면을 따라 원료분산수단(300) 측으로 이송된 후 피동원판(320)의 유입구멍(321)을 통해 구동원판(310)과 피동원판(320) 사이로 유입된다.

따라서 유화원료는 교반스크루(210)의 이송작용으로 구동원판(310)과 피동원판(320) 사이를 통해 외측으로 이송된 후 제2챔버(102) 측으로 분출된다.

이 과정에서 유화원료는 서로 반대방향으로 회전하는 구동원판(310) 및 피동원판(320)에 형성되어 함께 회전하는 각형돌기(341)(342)의 전단작용으로 절단되는 한편 점차 직경이 좁아지는 원료압축구멍(343)을 통과하는 과정에서 자연스럽게 발생되는 압축작용 및 원료압축구멍(343)을 통과한 후 다시 자연스럽게 발생되는 팽창작용으로 조밀도가 넓어진다.

이 때 유화원료는 각형돌기(341)(342)에 의해 미세하도록 절단되고, 원료압축구멍(343)에 의해 조밀도가 넓어진 탓에 안정적으로 분산된다.

분출된 유화원료는 안내턱부(311)의 안내에 따라 중심 측으로 신속하게 모인 후 교반스크루(210)의 작용에 의한 마무리 혼합에 의해 에멀션으로 만들어지며 배출구(104) 측으로 이송된 다음 배출구(104)를 통해 배출, 수송관(52)을 따라 저장탱크 등으로 수송된다.

이상에서와 같은 본 발명은 하우징의 한쪽 및 다른 한쪽에 유입구와 배출구가 각각 형성됨과 아울러 내부에 유화챔버가 형성되고, 유화챔버에 유화유닛이 설치되기 때문에 유입구를 통해 유화챔버로 유화원료를 공급하면 유화유닛에 의해 에멀션화가 이루어진 후 배출구를 통해 배출되므로 연속하여 유화원료를 에멀션으로 만들 수 있어 작업을 효율적으로 행할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 유화유닛이 유화원료를 이송하는 교반스크루와, 교반스크루에 설치되어 유화챔버를 유입구 측과 출입구 측으로 가르는 구동원판과, 구동원판과 반대로 회전하는 피동원판과, 구동원판 및 피동원판에 형성되어 유화원료를 전단작용 및 압축·팽창작용으로 분산하는 각형돌기로 구성되므로, 먼저 유입구 측의 유화챔버(제1챔버)에서 교반스크루로 유화원료를 섞은 후 각형돌기로 미세하도록 분산하고 마지막으로 배출구 측의 유화챔버(제2챔버)에서 다시 교반스크루로 섞는 3단계의 순서로 유화원료가 처리되므로 유화원료의 초미립자화를 이룰 수 있어 보다 안정적인 에멀션을 제공할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유화장치의 전체구성을 나타내는 단면도,

도 2는 도 1의 구동원판으로서, (A)는 정면도, (B)는 배면도,

도 3은 도 1의 피동원판을 나타내는 정면도,

도 4는 본 발명에 따른 유화장치의 유화작동 시 유화원료의 흐름을 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 관한 부호의 설명>

100 : 하우징 101, 102 : 유화챔버

103 : 유입구 104 : 배출구

200 : 원료교반수단 210 : 교반스크루

211 : 스크루축 212 : 스크루날개

220 : 구동모터 300 : 원료분산수단

310 : 구동원판 311 : 안내턱부

320 : 피동원판 321 : 유입구멍

330 : 동력전달수단 331 : 구동베벨기어

332 : 아이들베벨기어 333 : 피동베벨기어

340 : 원료전단수단 341, 342 : 각형돌기

343 : 원료압축구멍

Claims

한쪽에 유입구가 형성되고 다른 한쪽에 배출구가 형성되며 내부에 유화챔버가 형성되는 하우징과; 상기 유화챔버로 유입되는 유화원료를 상기 배출구 측으로 이송하는 교반스크루와; 상기 교반스크루를 회전시키는 구동모터와; 상기 유화챔버를 유입구 측의 제1챔버와 배출구 측의 제2챔버로 갈라 상기 제1챔버로부터 유입되는 유화원료를 분산시켜 상기 제2챔버로 분출하는 원료분산수단을 포함하고, 상기 원료분산수단은 상기 교반스크루에 함께 회전하도록 설치되어 상기 유화챔버를 가르고 전면에 상기 교반스크루를 중심으로 하는 가상의 동심원을 이루는 다수의 각형돌기가 형성되는 구동원판과; 상기 구동원판과 평행하고 상기 구동원판과의 사이로 유화원료를 유입하기 위한 유입구멍이 중앙에 형성되며 상기 가상의 동심원 사이로 끼워지는 가상의 동심원을 이루는 다수의 각형돌기가 형성되는 피동원판과; 상기 구동원판과 피동원판의 각형돌기로 유화원료를 절단할 수 있도록 상기 구동원판의 동력을 상기 피동원판에 상기 구동원판과 반대로 회전하도록 전달하는 동력전달수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유화장치.
제1항에 있어서,

상기 각 각형돌기에는 한쪽 끝이 회전방향과 마주하고 다른 한쪽 끝이 외측을 향하며 한쪽 끝에서 다른 한쪽 끝으로 갈수록 점차 직경이 작아지는 원료압축구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 유화 장치.
제1항에 있어서,

상기 구동원판은 배면에 상기 제2챔버로 분출되는 유화원료를 중심 측으로 안내할 수 있도록 외측에서 중심으로 가며 말려 만곡한 안내턱부가 형성되는 것을 특징으로 하는 유화 장치.
제1항에 있어서,

상기 동력전달수단은 상기 구동원판의 둘레면에 형성되는 구동베벨기어와; 상기 구동베벨기어와 맞물리는 아이들베벨기어와, 상기 아이들베벨기어와 맞물릴 수 있도록 상기 피동원판의 둘레면에 형성되는 피동베벨기어로 구성되는 것을 특징으로 하는 유화 장치.